Організація пам’яті комп’ютера

Лекція28

Тема: Організація пам’яті комп’ютера.

Мета: Ознайомитись з основними пристроями зовнішньої пам’яті.

План заняття:

1. Класифікація пристроїв зовнішньої пам'яті.

2. Магнітні пристрої FDD і HDD.

3. Основні характеристики.

1. КЛАСИФІКАЦІЯ ПРИСТРОЇВ ЗОВНІШНЬОЇ ПАМ'ЯТІ.

Зовнішня пам'ять чи зовнішні запам'ятовувальні пристрої використовуються

для довгострокового зберігання інформації. Обсяги даних, збережені в таких пристроях, в 100 чи 1000 разів перевищують ємність оперативної (внутрішньої) пам'яті комп'ютера.

Зовнішні запам'ятовувальні пристрої можна класифікувати за такими ознаками:

- способом зберігання і доступу до даних (магнітоелектричні чи магнітні, магнітооптичні, оптичні, електричні);

- видом носія даних (дискета, жорсткий диск, магнітна стрічка, магнітооптичний

диск, компакт-диск, DVD-диск і Flash-пам'ять);

- режимом доступу до пам'яті (пам'ять з довільним доступом RAM (дискета, усі види дисків і Flash-пам'ять, пам'ять з послідовним доступом - SAM (магнітна стрічка));

- типом носіїв даних - знімними носіями (дискета, компакт-диск, DVD-диск, знімні жорсткі диски, магнітна стрічка), незнімними носіями (жорсткий диск, магнітооптичний

диск);

- можливістю перезаписування даних на перезаписувані носії (дискета, жорсткий і магнітооптичний диски, диски CD-RW, DVD-RW, DVD-RAM і DVD-i-RW, магнітна стрічка і Flash-пам'ять), носії з однократним записом ("тільки для зчитування") (диски CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, DVD-R і DVD+R);

- типом пристрою зберігання даних: внутрішні (вбудовуються в системний блок) і зовнішні (підключаються до системного блоку через один з портів чи за допомогою плати розширення).

Кожному виду носія даних відповідає свій пристрій зчитування чи зчитування-записування, однак бувають і винятки. Так, деякі дисководи для дискет великої ємності можуть зчитувати і записувати дані зі звичайних дискет.

Пристрої зовнішньої пам'яті поділяють на такі основні групи:

- дисководи гнучких магнітних дисків (FDD - Floppy Disk Drives) ;

- дисководи жорстких дисків (HDD - Hard Disk Drives) ;

- пристрої зчитування-записування на магнітну стрічку;

- магнітооптичні дисководи (magneto-optical drives);

- оптичні дисководи (optical drives);

- пристрої зовнішньої Flash-пам'яті.

- твердотільні диски (SSD).

2. МАГНІТНІ ПРИСТРОЇ FDD І HDD;

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) або FDD (Floppy Disk Drive) в сучасних комп’ютерах не використовуються, але технологія запису стала основою для простих дисків.

FDD поділяються на:

- 8 дюймові;

- 5.25 дюймові;

- 3.5 дюймові;

Запис інформації на 3.5 дюймовій дискеті здійснюється по концентричних доріжках, їх 80, доріжки розбиваються на сектори (їх 18).

Отже, об’єм даних на дискеті визначається за формулою:

Густина запису інформації визначається так:

Де R - радіус доріжки.

Дисковод гнучких дисків містить такі основні компоненти:

- робочі головки зчитування-записування;

- робочий двигун;

- кроковий двигун;

- керувальні електронні елементи;

- рознім інтерфейсу;

- рознім електроживлення.

Коли дискету вставляють у дисковод вісь двигуна потрапляє в центральний отвір дискети і спряжені феритові робочі головки зчитування-записування притискаються до нижньої і верхньої поверхонь магнітного диска. Зверху і знизу робочих головок розміщено тунельні стиральні головки {tunnel-erase heads). Ці головки стирають дані, розміщені поза доріжкою, для чіткого розділення доріжок на гнучкому магнітному диску.

Робочий двигун вмикається тільки тоді, коли до дисковода виконується звернення. При цьому бічний штирок потрапляє в пристосування для затискання на дискеті, і магнітний диск починає обертатися. Потім головка зчитування-записування встановлюється в ту ділянку, на якій записано дані про файли диска. Після визначення фізичних координат місцезнаходження шуканого файлу головка переміщується в потрібне місце і зчитує чи записує дані. Для запуску двигуна треба близько 400 мс. Швидкість обертання дисковода FDD дорівнює 300 об/хв.

Рух і позиціювання головок виконуються за допомогою крокового двигуна. Кроковий двигун - це електродвигун, рухома частина якого (ротор) може повертатися східчасто, щораз на строго визначений кут. Ротор двигуна механічно зв'язаний із блоком головок за допомогою сталевої стрічки, намотаної на його вісь, або зубчастої рейки і шестерні. Зазвичай кожному кроку ротора (повороту на фіксований кут) відповідає переміщення головок на одну доріжку. Магнітна головка зчитування-записування, розміщена на

спеціальному кронштейні, може пересуватися за допомогою крокових двигунів по радіусу диска на відстань близько 3,5 см.

Керувальні електронні елементи дисковода розміщуються на його нижній частині. Вони виконують функції передавання сигналів до контролера, тобто відповідають за перетворення даних, які зчитують чи записують головки.

З тильного боку до дисковода розніму інтерфейсу і розніму електроживлення підключаються два кабелі: кабель інтерфейсу і кабель електроживлення.

Об’єм вінчестера визначається за формулою:

Швидкість передачі даних визначають так:

Основні характеристики дисководів гнучких дисків:

- фірма-виробник;

- ємнісні характеристики (доріжок/дюйм, кількість секторів на доріжці, кількість доріжок на одному боці);

- середній час доступу (час пошуку + час обертання);

- швидкість передавання даних (500 кб/с - 6 мб/с);

- тип підключення (внутрішні і зовнішні);

- інтерфейс (Floppy disk, SCSI, IDE (ATA));

- сумісність (здатність зчитувати дані різних форматів);

- надійність (середній час між збоями);

- форм-фактор (форма, розміри диска);

- ціна.

Накопичувачі на жорстких дисках (HMD) або HDD (Hard Disk Drive).

Сьогодні випускаються декілька десятків

типів дисководів жорстких дисків - HDD, які називають також вінчестерними дисками чи просто вінчестерами. Однак принципи функціонування більшості

дисководів однакові. Основні елементи конструкції типового дисковода жорстких дисків:

- магнітні диски;

- головки зчитування-записування;

- механізм приводу головок;

- двигун приводу дисків;

- гермоблок;

- друкована плата з електронною схемою керування;

- розніми.

Спочатку основу магнітних дисків виготовляли з алюмінієвого сплаву. У міру зростання вимог до ємності і розмірів дисководів як основний матеріал для дискових пластин стали використовувати композиційний матеріал зі скла і кераміки. Дисковод жорстких дисків містить один або декілька дисків - пластин. Диск має таку саму структуру, що й дискета, але оскільки довжина сектора біля краю диска значно більша, ніж біля центра, на жорсткі диски записують біти по зонах - ZBR (Zoned Bit Recording), причому для кожної зони задається своя кількість секторів на доріжку, що дозволяє ефективніше використовувати поверхню диска.

у дисководах на жорстких дисках для кожної сторони диска передбачено свою

головку зчитування-записування. Усі головки змонтовано на загальному рухомому каркасі і тому вони переміщуються одночасно.

Коли дисковод вимкнено, головки торкаються дисків. Під час розкручування дисків зростає аеродинамічний тиск на головки, внаслідок чого вони відриваються від робочих

поверхонь (на відміну від дисководів FDD, у яких головки торкаються поверхні диска). У перших дисководах на жорстких дисках діапазон просвіту становив 5...8 мкм, а в сучасних нагромаджувачах на жорстких дисках - 0,03...0,12 мкм і завдяки застосуванню перспективних технологій продовжує знижуватися. За допомогою механізму приводу головки переміщуються від центра дисків до їх країв і встановлюються на заданий циліндр. Спочатку для дисководів жорстких дисків, як і для дисководів гнучких дисків, використовували крокові двигуни. Для сучасних дисководів застосовують більш швидкодіючі механізми з рухомою котушкою.

3. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Основні характеристики вінчестерів:

  1. Фірма-виробник ( Samsung, Seagate, KIngston );
  2. Тип вінчестера ( внутрішній чи зовнішній );
  3. Об’єм вінчестера ( ГБ, ТБ );
  4. Тип інтерфейсу ( SATA, SCSI );
  5. Швидкодія:

а) час доступу,

б) швидкість запису зчитування,

в) швидкість обертання.

  1. Форм фактор;
  2. Надійність;
  3. Кількість дисків в пакеті;
  4. Густина запису інформації;
  5. Об’єм КЕШ буфера;
  6. Ціна.

САМОСТІЙНА РОБОТА

Записати основні характеристики 3-4 видів HDD дисків.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

С.О. Кравчук, В. О. Шонін "Основи комп'ютерної техніки" с. 111-133.

Організація пам’яті комп’ютера